Ingineria solară este unul dintre domeniile pe care lucrează oamenii de știință. Aceasta constă în crearea de structuri și procese care ne permit să capturam energia solară și apoi să o folosim pentru nevoile civilizației umane. Energia solară este energia radiată de lumina în jurul căreia se rotește Pământul nostru. Astăzi aflăm despre proprietățile radiației solare vizibile și invizibile și chiar învățăm cum să "preparăm" ceaiul cu ea.
Energia radiată este numită și radiație. Este o energie care se mișcă sub formă de unde electromagnetice prin spațiul cosmic. Energia tuturor celorlalte specii se poate deplasa numai prin intermediul materialelor. Radiația este numită și metoda de mișcare a energiei radiației în sine.
Lumină vizibilă și invizibilă
Energia radiațiilor apare în diferite forme, în funcție de energia undelor electromagnetice. Toate tipurile de energie de radiație, în funcție de ordine, determinate de nivelul său de energie, formează un spectru electromagnetic. Energia solară conține toate tipurile de energie de radiație. Dar când diferite tipuri de energie prin radiații trec prin atmosfera Pământului, unele dintre ele se reflectă - adică "sărind" de pe suprafața capacului de aer al planetei noastre. Unele sunt absorbite (absorbite) de diferite gaze care fac parte din aer.
Suprafața Pământului este predominant infraroșu și radiații ultraviolete, precum și lumină vizibilă. Influența radiațiilor infraroșii este invizibilă pentru radiațiile energetice umane, pe care pielea umană le simte ca și căldura. Se numește adesea valuri termice. Radiația ultravioletă este, de asemenea, invizibilă pentru om. Pielea vibrează sub influența acestei energii, dar surplusul său poate fi dăunător.
Lumina vizibilă este singurul tip de energie de radiație pe care ochiul uman îl poate distinge. Diferite tipuri de lumină vizibilă sunt aranjate în ordinea determinată de nivelul lor de energie, formând un spectru vizibil. Culorile spectrului vizibil sunt aranjate de la cele mai slabe la cele mai puternice: roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet.
Energia radiațiilor poate fi absorbită de materialele care se reflectă din ele sau trec prin ele, în funcție de faptul că materialul este transparent, translucid sau opac.
Prin materiale transparente, de exemplu, prin pahare de sticlă, lumina vizibilă trece ușor. Materialul care permite energiei radiației să treacă prin ea, dar împrăștiind-o în direcții diferite, se numește translucidă. Un exemplu de astfel de material este un geam acoperit de îngheț. Dacă te uiți prin ea, atunci toate obiectele vor fi estompate.
Prin materiale opace, energia radiației nu poate trece. Cu toate acestea, materialul respectiv este "opac" numai pentru un anumit tip de energie de radiație, deci această definiție este relativ relativă. De exemplu, nu puteți vedea prin carte. Aceasta înseamnă că cartea este opacă la lumina vizibilă.
Elementele pot fi transparente pentru un tip de energie de radiație și opace la altul. De exemplu, sticla este transparentă pentru lumina vizibilă și ultravioletă, dar opacă pentru radiațiile infraroșii.
Printr-un geam transparent, mai multă lumină intră. Absorbită lumină vizibilă în material determină particulele să se deplaseze mai repede, ridicând astfel temperatura materialului. Inginerii care lucrează în domeniul tehnologiei solare studiază caracteristicile reacției diferitelor materiale la radiația solară, astfel încât să poată utiliza materiale adecvate pentru sarcinile din structurile care capturează energia solară și permit utilizarea acesteia pentru încălzire și producerea de energie electrică.
Și acum este timpul să trecem de la teoria uscată la practica de divertisment și să facem un mic experiment. Celebrul scriitor și popularizator al științei Janis Vinklive în cartea sa "Ingineria pentru fiecare copil" pentru tinerii ingineri oferă o modalitate interesantă de a testa proprietățile de încălzire a energiei solare în practică.
Echipamente și materiale
Sticlă de 250 ml tip 1-dimensională; apă de la robinet; 2 borcane de sticlă identice cu capac; 2 saci de ceai; folie de aluminiu.
Progresul experimentului
Se toarnă 250 ml de apă rece în fiecare cutie. Puneți în fiecare dintre ele o pungă de ceai. Închideți ambele cutii cu capace. Înfășurați unul dintre cutii cu folie de aluminiu, lăsând doar capacul neacoperit. Plasați ambele maluri sub lumina directă a soarelui. După 15 minute, agitați ușor fiecare borcan pentru a face conținutul uniform. Scoateți capacul din cutii. Eliberați borcanul împachetat din folia de aluminiu. Acum comparați culoarea "berii".
"Ceaiul" din folia învelită nu poate fi decolorant. În borcanul, care a rămas transparent și deschis la razele soarelui, culoarea "berii" va fi mult mai întunecată.
De ce sa întâmplat asta?
Pungile conțin mici bucăți de frunze de ceai care conțin particule de culoare brună, care se dizolvă mai repede în apă caldă decât în apă rece. Cu cât aceste particule sunt mai des dizolvate, cu atât este mai închis "sudarea".
Sticla este opacă la radiația infraroșie (unde termice), dar transparentă pentru lumina vizibilă. Apa se încălzește, absorbind lumina vizibilă care trece prin ea. Cu cât apa este mai caldă, cu atât mai repede se dizolvă particulele maronii. Folia de aluminiu este opacă la lumina vizibilă și, prin urmare, nu penetrează în borcanul împachetat. Apa din acest borcan este mai rece și particulele se dizolvă încet în el. Ca rezultat, culoarea "frunzelor de ceai" este mai ușoară.
Ceaiul este deosebit de relevant în lumina faptului că cafeaua, o băutură preferată de milioane, poate deveni o raritate.
Desigur, experimentul poate fi suplimentat prin măsurarea temperaturii apei în ambele maluri cu un termometru special sau cu un termometru pentru apă și confirmarea efectului observat cu cifrele.
# fizică | Energia vizibilă și invizibilă a Soarelui Oleg Dovbnya
Articole similare
-
Afacerea pe baterii solare este câștigată de energia soarelui
-
Cum se va afla stiinta stiintifica din domeniul energiei solare?
Trimiteți-le prietenilor: